Modulación de la estructura inducida por Cr3+ y luminiscencia en el infrarrojo cercano en perovskita doble

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• La luminiscencia

Sus antecedentes:

• Las perovskitas dobles halogenadas sin plomo (DP) están surgiendo como materiales prometedores para los fósforos de infrarrojo cercano (NIR).
• El dopaje de cromo (Cr3 +) ofrece propiedades ópticas ajustables para estos DPs.

Objetivo del estudio:

• Para investigar las propiedades de luminiscencia de las perovskitas dobles Cs2Ag0.6Na0.4In0.9Bi0.1Cl6 dopadas con Cr3.
• Elucidar los mecanismos de luminiscencia y las interacciones entre Cr3+ y los excitones autoatrapados (STEs).

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de perovskitas dobles halogenadas sin plomo dopadas con Cr3+.
• Espectroscopia óptica bajo diferentes longitudes de onda de excitación (405 nm y 808 nm).
• Análisis utilizando diagramas de Tanabe-Sugano y regresión multivariada.
• Primeros cálculos de principios para comprender la estructura electrónica y las vías de luminiscencia.

Principales resultados:

• El sistema Cs2Ag0.6Na0.4In0.9Bi0.1Cl6:Cr3+ exhibe una luminiscencia de doble banda (405 nm de excitación) y una luminiscencia sólo NIR (808 nm de excitación).
• El aumento de la concentración de Cr3+ provoca un desplazamiento al rojo y una atenuación de la luminiscencia STE, mientras que la luminiscencia de Cr3+ muestra una tendencia ascendente luego descendente.
• El análisis de Tanabe-Sugano indica un campo cristalino débil y una transición NIR 4T2 → 4A2 con espín permitido para Cr3+.
• La luminiscencia Cr3+ se atribuye en parte a la autoabsorción; los cálculos de los primeros principios muestran que Cr3+ suprime la luminiscencia STE al mejorar la localización de electrones.

Conclusiones:

• El estudio aclara las distintas vías de luminiscencia del Cr3+ y de las ETS en las perovskitas dobles de halogenuros libres de plomo.
• La comprensión de la dinámica de interacción proporciona información para el diseño de fósforos NIR eficientes.
• Los resultados contribuyen al desarrollo de nuevos materiales optoelectrónicos.